motores-DC-11-12

(1)

De acuerdo a la fuente de tensión que alimente al motor,

podemos realizar la siguiente clasificación:

Motores de corriente directa (DC)

Motores de corriente alterna (AC)

:

El Motor Asíncrono o de Inducción

(2)

Sistema Eléctrico

Maquina Eléctrica

Sistema Mecánico

Flujo de energía como MOTORMOTOR

Flujo de energía como GENERADORGENERADOR

Las máquinas eléctricas son

convertidores

(3)

MÁQUINAS ELÉCTRICAS

En los motores eléctricos las espiras rotativas del conductor

son guiadas mediante la fuerza magnética ejercida por el campo

magnético y la corriente eléctrica. Se transforma la energía

(4)

(5)

Se basan en la

ley de Faraday

que indica que "en cualquier

conductor que se mueve en el seno del campo magnético se

generará una diferencia de potencial entre sus extremos,

proporcional a la velocidad de desplazamiento".

(6)

Si en lugar de un conductor rectilíneo se introduce

una

espira

con los extremos conectados a una

determinada resistencia y

se le hace girar

en el

interior del campo, de forma que varíe el flujo

magnético abrazado por la misma, se detectará la

aparición de una

corriente eléctrica

que circula

por la resistencia y que cesará en el momento en

que se detenga el movimiento. El sentido de la

corriente viene determinado por la

ley de Lenz

.

MÁQUINAS ELÉCTRICAS

(7)

En los motores eléctricos las espiras rotativas del conductor son

guiadas mediante la fuerza magnética ejercida por el campo

magnético y la corriente eléctrica. Se transforma la energía

eléctrica en energía mecánica.

Colector de delgas

Colector de anillos

(8)

Funcionamiento

del Motor DC

Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable conductor inmerso en un campo magnético, la

(9)

Corriente

en un

Motor

DC

Cuando una través de un cable conductor inmerso corriente eléctrica pasa a en un campo magnético, la fuerza

(10)

Campo Magnético

en el Motor DC

Cuando una través de un cable conductor inmerso corriente eléctrica pasa a en un campo magnético, la fuerza

(11)

Fuerza Magnética

en el Motor DC

Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable conductor inmerso en un campo magnético, la fuerza

(12)

Fuerza Magnética

El campo magnético es definido por la ley de Lorentz, y específicamente por la fuerza magnética de una carga en movimiento:

Las implicaciones de esta expresión incluyen:

1. La fuerza es perpendicular a la velocidad v de la carga q y al campo magnético B.

2. La magnitud de la fuerza es F = q∙v

∙

B

∙

sinβ donde β es el ángulo < 180º entre la velocidad y el campo magnético. Esto implica que la fuerza magnética de una carga estacionaria o de una carga en movimiento paralelo al campo magnético es nula.

(13)

Principio de Funcionamiento:

“

“si se introduce una espira, con los extremos conectados a una si se introduce una espira, con los extremos conectados a una determinada resistencia, en el interior de un campo magnético y se le determinada resistencia, en el interior de un campo magnético y se le aplica una determinada tensión exterior, se producirá la circulación de aplica una determinada tensión exterior, se producirá la circulación de una corriente por dicha espira y ésta comenzará a girar

una corriente por dicha espira y ésta comenzará a girar ““

La ley de Faraday que indica que:"en cualquier conductor que se mueve en el seno del campo magnético de un imán se generará una diferencia de potencial entre sus extremos, proporcional a la velocidad de desplazamiento".

Inductor o circuito de

excitación

Inducido es el que induce una fcem que da

(14)

Par

en el Motor DC

Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable conductor inmerso en un campo magnético, la fuerza

(15)

(16)

Principio de Funcionamiento:

S



F

I

N

Brush

V



Rotor Armature

(17)

Clasificación:

(18)

(19)

(20)

(21)

7.3.2.2 Principio de funcionamiento: Motor

@Manés Fernández

N _S

Imanes Permanentes

Corriente que se hace circular por la espira Espira _MagnéticoCampo

Escobillas

FUERZA QUE TIENDE A HACER GIRAR A LA ESPIRA: PAR MOTOR

Si se hace circular una intensidad por una bobina inmersa en un campo magnético, ésta sufre un par motor que tiende a alinear ambos campos

magnéticos, el propio de la bobina y el externo.

(22)

Constitución general:

El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas

fundamentales :

Rotor

(circuito de armadura o inducido) (circuito de armadura o inducido)

• _Eje

• _{Núcleo y Devanado} • _Colector

• _Tapas

Constituye la parte móvil del motor, proporciona el par para mover a la carga.

Está formado por

(23)

Eje : Formado por una barra de acero fresada. Imparte la rotación al núcleo, devanado y al colector.

Núcleo : Se localiza sobre el eje. Fabricado con capas laminadas de acero, su función es proporcionar un trayecto magnético entre los polos para que el flujo magnético del devanado circule.

Este núcleo laminado contiene ranuras a lo largo de su superficie para

Rotor

Constitución general:

(24)

Devanado : Consta de bobinas aisladas entre sí y entre el núcleo de la

armadura. Estas bobinas están alojadas en las ranuras, y están conectadas eléctricamente con el colector, el cual debido a su movimiento rotatorio, proporciona un camino de conducción conmutado.

Colector : Denominado también conmutador, está constituido de láminas de material conductor (delgas), separadas entre sí y del centro del eje por un material aislante, para evitar cortocircuito con dichos elementos. El colector se encuentra sobre uno de los extremos del eje del rotor, de modo que gira con éste y está en contacto con las escobillas.

Constitución general:

(25)

• Armazón

• _{Imán permanente}

• _{Escobillas y portaescobillas}

Estator

Constituye la parte fija de la máquina. Su

función es suministrar el flujo magnético que será usado por el bobinado del rotor para realizar su movimiento giratorio.

Está formado por

Carcasa

Constitución general:

(26)

Armazón : Denominado también yugo, tiene dos funciones primordiales : servir como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magnético del rotor y del imán permanente, para completar el circuito magnético.

Imán permanente : Compuesto de material ferromagnético altamente remanente, se encuentra fijado al armazón o carcasa del estator. Su función es proporcionar un campo magnético uniforme al devanado del rotor o armadura, de modo que interactúe con el campo formado por el

Constitución general:

(27)

Se utilizan en casos en los que es de importancia el poder regular continuamente la velocidad del eje y en aquellos casos en los que se necesita de un par de arranque elevado.

Para funcionar, precisa de dos circuitos eléctricos distintos: • El circuito de campo magnético El circuito de campo magnético

• El circuito de la armaduraEl circuito de la armadura.

El campo magnético (básicamente un imán o un electroimán) permite la transformación de energía eléctrica recibida por la armadura en energía mecánica entregada a través del eje. La energía eléctrica que recibe el campo se consume totalmente en la resistencia externa con la cual se regula la corriente del campo magnético. Es decir ninguna parte de la energía eléctrica recibida por el circuito del campo, es transformada en energía mecánica.

La armadura consiste en un grupo de bobinados alojados en el rotor y en un ingenioso dispositivo denominado colector mediante el cual se recibe corriente

Motor de Corriente Directa (DC):

(28)

Motor de Corriente Directa (DC):

Los distintos modos de conectar los

arrollamientos de excitación

de los motores de corriente continua constituyen la base para

poder modificar ampliamente las formas de funcionamiento de

estos motores. Según sea la conexión elegida, los motores reciben

nombres especiales.

A continuación se exponen los sistemas de excitación más

utilizados en la práctica:

- Excitación por Imanes Permanentes.

- Excitación Independiente.

(29)

M

+

B

=

I

K

=

M

I

K

+

I

R

=

E

+

I

R

=

V

I

K

=

E

I

R

=

V

L a ex t d ex v a a a a a ex v ex ex ex





Excitación Independiente

E Va Ia Td If

Zona de Par constante

Reg. Por tensión

Zona de Potencia constante

Regulación por reducción de campo

W

Motor de Corriente Directa (DC):

(30)

modificar la velocidad actuando sobre la alimentación de los

devanados del motor.

a.1.- Una opción consiste en

modificar el flujo de excitación que crea el

inductor, es decir, Vf

, así, cambiará la velocidad y el par. Como los

cambios de la velocidad y el par tienen tendencia contraria, la potencia,

puede permanecer constante.

(

Regulación de campo o de potencia

constante).

a.2.- Otra opción consiste en mantener el flujo de excitación que crea el

inductor y

variar la tensión del inducido Va

, en este caso se modificara la

velocidad ya que la corriente de armadura Ia permanece prácticamente

constante. El par permanecerá constante al no variar la corriente de

armadura pero la potencia proporcionada variara como consecuencia

del cambio en la velocidad.

(

Regulación del inducido o de par

constante).

Motor de Corriente Directa (DC):

(31)

Circuito Tipo Frecuencia

de rizado

Cuadrante de funcionamiento

Media onda 3fs

semiconvertidor 6fs

Convertidor Totalmente

controlado

6fs

Convertidor

dual 6fs

►Variadores

monofásicos/

trifásicos CA/CC

Motor de Corriente Directa (DC):

(32)

Troceador Configuración Cuadrante funcionamiento

Tipo A

Tipo B

►Troceadores o

Choppers CC/CC

Motor de Corriente Directa (DC):

(33)

Troceador Configuración Cuadrante funcionamiento

Tipo C

Tipo D

Tipo E

►Troceadores o

Choppers CC/CC

Motor de Corriente Directa (DC):

(34)

Motor de Corriente Directa (DC):

Actuadores

:

CONVERTIDOR:

 Debe permitir obtener tensión y corriente directa e inversa para poder trabajar en 4 cuadrantes.

 La tensión media de salida debe variar linealmente con la señal de control para obtener una buena precisión del control de posición.